El consorcio lanza un proyecto de materias primas de circuito cerrado que será financiado por el Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima de Alemania
El objetivo principal es fomentar la continua reutilización de materiales valiosos para aumentar la sostenibilidad y asegurar el suministro
Los miembros de la comunidad industrial y científica quieren demostrar conjuntamente que los componentes más valiosos de las baterías de tracción pueden recuperarse y reutilizarse varias veces seguidas mediante el reciclaje. El consorcio de investigación HVBatCycle tiene como objetivo mantener los metales del cátodo, el electrolito y el grafito permanentemente en un ciclo cerrado de materiales (reciclado de circuito cerrado). Bajo la dirección del Grupo Volkswagen, TANIOBIS GmbH, J. Schmalz GmbH y Viscom AG han estado colaborando durante tres años con investigadores de la Universidad RWTH de Aachen, la Universidad Técnica de Braunschweig y el Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Superficies y Películas Finas (IST ) para llevar a cabo la investigación y el desarrollo de los procesos necesarios.
Michael Kellner, Secretario de Estado Parlamentario: “La producción europea de baterías solo puede tener éxito si se centra en la sostenibilidad, en tantas áreas como sea posible. Las baterías sostenibles son cruciales para una transición energética y de transporte guiada por altos estándares ambientales y sociales”.
Sebastian Wolf, director de Operaciones de Celdas de batería de Volkswagen AG, dijo: «El reciclaje de baterías y desechos de producción contribuye de forma decisiva a asegurar el suministro de materias primas para la planificación de nuestras fábricas. A través del proyecto HVBatCycle, se está adoptando una visión holística de los procesos de reciclaje y, por ende, se está preparando la aplicación del reciclado de circuito cerrado de los materiales de las baterías».
Sistema de reciclado múltiple y circuito cerrado de materias primas
Para tener que utilizar menos materiales de fuentes primarias, como minas o salinas, las materias primas esenciales deben recuperarse no solo una vez, sino varias. Con este fin, las celdas de las baterías fabricadas con material reciclado se pueden volver a reciclar, lo que también demuestra que incluso después de múltiples ciclos de reciclaje la calidad del material no se ve afectado. El cierre del ciclo requiere complejos procesos interdisciplinarios. Para que el reciclaje sea eficiente y razonable desde el punto de vista ecológico y económico, todos los procesos deben estar coordinados entre sí para producir materiales secundarios clasificados y de alta calidad bajo los más altos criterios de seguridad. Es una cuestión sobre todo de escalabilidad y eficiencia económica.
Autonomía gracias a la descentralización, ventajas derivadas de la utilización de materiales secundarios
El proyecto de consorcio se centra en la planificación de la ruta de reciclaje mecánico-hidrometalúrgico, que se caracteriza por sus bajos requisitos energéticos y la posibilidad de una distribución descentralizada que resulta relativamente sencilla en comparación con determinados procesos de reciclaje en Europa. Esto favorece el desarrollo de una economía circular local y garantiza la obtención de materias primas de gran importancia estratégica, lo que reduce significativamente la dependencia que tiene Europa de otras regiones del mundo. El proyecto HVBatCycle tiene como objetivo identificar procesos eficientes y soluciones innovadoras que garantizan el establecimiento de una cadena de valor de extremo a extremo con alta eficiencia económica y, al mismo tiempo,
Automatización de los procesos de desmontaje y de recuperación del material de los electrodos
Los enfoques de desarrollo concretos e innovadores residen en una descarga orientada a la demanda, es decir, optimizada económicamente, y en un desmontaje automatizado de los sistemas de baterías en declive hasta el nivel de las celdas o los electrodos. Esto también incluye una separación prácticamente sin pérdidas del material activo y de las láminas portadoras, así como la recuperación del grafito y de los componentes altamente volátiles del electrolito.
A continuación, el tratamiento hidrometalúrgico de la «masa negra», formado por grafito y metales de la batería, se centra, mediante el uso de agua y disolventes químicos, en la extracción temprana y selectiva del litio en forma soluble, así como en la lixiviación, la precipitación y el refinado de los metales contenidos en forma de concentrado de hidróxido mixto. Respecto a la síntesis de material renovado del material activo catódico, se investigará si la separación de los compuestos metálicos es realmente necesaria para producir un nuevo material catódico de alto rendimiento.
La labor de investigación sobre el procesamiento del electrolito y el grafito pretende demostrar, mediante el desarrollo de procesos adecuados, que los componentes importantes del electrolito y el grafito también pueden procesarse de forma eficiente y volver a utilizarse con una adecuada para la producción de celdas de batería. Todas las fases del proceso conllevan un análisis del ciclo de vida ecológico y económico.
Sobre los socios colaboradores:
En el marco de las estrategias de baterías y de sostenibilidad, Volkswagen AG manifiesta un gran interés por la elaboración de un circuito cerrado para el reciclaje de materiales de celdas, por lo que ha asumido la coordinación y el control del proyecto. Con la planta piloto de reciclaje mecánico en el centro de componentes de Salzgitter, la División de Tecnología del Grupo garantiza la producción y el suministro de material reciclable a partir de baterías de vehículos. Además, la gran experiencia del Centro de Excelencia de Salzgitter en la producción de celdas sirvió de base para fabricar nuevas celdas a partir de material totalmente reciclado.
TANIOBIS GmbH es un proveedor de calidad que ofrece polvos que contienen niobio y tántalo para los procesos de fabricación hidrometalúrgica, incluida la extracción de materiales con disolventes. Como filial de JX Nippon Mining & Metals, cuenta con un conocimiento profundo del reciclaje hidrometalúrgico de baterías de iones de litio, que se aseguró en el proyecto. Basándose en esto, TANIOBIS GmbH construirá y operará la infraestructura hidrometalúrgica y pirometalúrgica necesaria en el emplazamiento de Chemiepark Oker, donde también se dispone de un laboratorio analítico certificado.
J.Schmalz GmbH es el líder mundial en tecnología de vacío y uno de los pocos proveedores que ofrecen una gama completa en este campo. En el segmento de negocio de la automatización por vacío, Schmalz suministra todos los componentes de vacío necesarios para el montaje de pinzas para robots industriales. Además, la tecnología de sensores de Schmalz garantiza la eficiencia y la seguridad del proceso. En proyectos conjuntos llevados a cabo con institutos científicos, se posteriormente sistemas de manipulación de obleas de silicio y láminas de cátodos y ánodos.
Viscom AG se encarga de desarrollar soluciones de medición de rayos X destinadas específicamente a la industria de celdas de batería. Su cartera de productos abarca desde sistemas de laboratorio hasta soluciones en línea completas para conseguir un control de calidad del 100% a altas velocidades. Viscom está especializada en una gran variedad de formatos de celdas, como las celdas tipo bolsa o celdas prismáticas, que abarcan diferentes tamaños para productos de consumo, que van desde el almacenamiento de energía hasta las celdas de movilidad eléctrica.
El Battery LabFactory Braunschweig (BLB) , en calidad de centro de investigación transdisciplinar de la Universidad Técnica de Braunschweig , es una de las instituciones líderes en el campo de la investigación sobre baterías en Alemania. El BLB es una plataforma de I+D para la producción circular, el diagnóstico y la modelización/simulación de baterías de las generaciones actuales y futuras. En su planta piloto, la BLB combina los conocimientos de los procesos de ingeniería, la experiencia en ciencia de los materiales, el conocimiento de los sistemas de celdas de las ciencias naturales y unas competencias analíticas sólidas.
El Instituto de Máquinas-Herramienta y Tecnología de la Producción (IWF) se centra en cuestiones tecnológicas y de automatización a lo largo de las cadenas actuales y futuras de procesos de producción de las celdas de batería.
El Instituto Elenia de Tecnología de Alta Tensión y Sistemas de Potencia cuenta con una amplia experiencia en el campo de la formación, el envejecimiento cíclico y la caracterización eléctrica y electroquímica de las celdas de las baterías.
En el Instituto de Tecnología de Partículas (iPAT) se investigan los procesos mecánicos y de tecnología de partículas para la producción de materiales y electrodos para baterías, así como los procesos mecánicos y térmicos para el reciclaje de baterías.
El Instituto de Ingeniería de Procesos Químicos y Térmicos (ICTV) cuenta con una amplia experiencia en la separación de mezclas de fluidos.
El Instituto de Instituto de Ingeniería de Sistemas de Energía y Procesos (InES) dispone de muchos años de experiencia en la modelización y simulación de baterías, así como en el análisis electroquímico y la operativa.
El Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Superficies y Películas Finas (IST) lleva a cabo una intensa labor de investigación y desarrollo en las áreas de síntesis y funcionalización de materiales, tratamiento y modificación de superficies, producción y aplicación de películas, caracterización de películas y análisis de superficies, así como en el campo de la tecnología de producción. La investigación sobre baterías, como tema central del Centro de Proyectos Fraunhofer de Almacenamiento y Sistemas de Energía, se centra en el desarrollo de materiales y almacenamiento de energía, incluyendo las tecnologías de proceso y producción asociadas, así como el diseño holístico y sostenible del ciclo de vida
El Instituto de Tecnología de Procesos Metalúrgicos y Reciclaje de Metales (IME) de la Universidad RWTH de Aachen cuenta con muchos años de experiencia en la investigación orientada a la aplicación de los procesos de reciclaje de baterías. Su investigación se centra en la recuperación de los metales valiosos contenidos en las pilas mediante procesos térmicos e hidrometalúrgicos. El instituto cuenta con una amplia infraestructura para poner a prueba diversos conceptos de reciclaje, que también incluye un innovador horno de pirólisis de Otto Junker GmbH que permite procesar grandes cantidades o módulos enteros de baterías. Gracias a su laboratorio interno certificado, el IME tiene acceso a muchos métodos analíticos importantes que son necesarios en la investigación de posibles procesos de reciclaje de baterías.
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